X油田水下分流河道水平井挖潛技術(shù)研究

雷玉明

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠，黑龍江大慶 163511）

X油田水下分流河道水平井挖潛技術(shù)研究

雷玉明

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠，黑龍江大慶 163511）

針對(duì)水下分流河道“窄、散、薄”的特點(diǎn)，綜合應(yīng)用地質(zhì)、測井、地質(zhì)建模和數(shù)值模擬等多學(xué)科技術(shù)，精細(xì)刻畫了儲(chǔ)層構(gòu)造特征和砂體展布趨勢，準(zhǔn)確落實(shí)了剩余油潛力，優(yōu)化了水平井布井方式及井軌跡，形成了一套水下分流河道內(nèi)水平井設(shè)計(jì)技術(shù)方法。實(shí)施過程中，完善了適應(yīng)縱向構(gòu)造起伏大、砂體厚度薄，橫向微相變化快、河道連續(xù)性差的水平井隨鉆調(diào)整技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)導(dǎo)向的準(zhǔn)確把握，最大限度降低了無效井段。水平井投產(chǎn)后，取得了特高含水期低含水的開發(fā)效果。

水下分流河道；水平井；地質(zhì)建模；隨鉆跟蹤

按照X油田油層統(tǒng)一劃類標(biāo)準(zhǔn)，一類油層地質(zhì)儲(chǔ)量占全區(qū)的35.5%，三類油層地質(zhì)儲(chǔ)量占全區(qū)的64.5%，因此，提高三類油層采收率對(duì)全區(qū)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。進(jìn)入特高含水期，三類油層中水下分流河道砂體具有砂體發(fā)育窄小、底部水洗程度較重的特點(diǎn)，其頂部受注水重力影響仍然具有比較富集的剩余油，但用常規(guī)方法挖潛難度較大，因此，有必要探索應(yīng)用水平井開采技術(shù)來挖掘這部分剩余潛力［1］。

1 水下分流河道砂體識(shí)別及砂體展布特征描述技術(shù)

X油田的儲(chǔ)層是在湖盆與分流平原之間相位頻繁變遷的條件下形成的三角洲沉積體系，其中，S油層組屬于三角洲前緣相垂向沉積，處于三角洲遠(yuǎn)離湖岸一側(cè)，但位于相對(duì)較淺水環(huán)境，整體巖相參差不齊、砂泥頻繁交互，局部地區(qū)砂巖厚度仍然較大、平面快速相變，反映了河流的水下環(huán)境特征。因此，在細(xì)分對(duì)比時(shí)，采用湖相與河流相對(duì)比的方法，垂向上劃分時(shí)間單元；水下分流河道按自然可分性對(duì)比，做到橫縱剖面砂巖界面閉合。

在細(xì)分對(duì)比的基礎(chǔ)上，繪制井區(qū)有效厚度等值圖，確定河道分布區(qū)及河道走向，在確定主河道走向后，垂直河道走向建立多個(gè)連井剖面，按照剖面井的層位高低、測井曲線的微細(xì)差別刻畫出河道不同位置的砂體剖面圖，進(jìn)而找到河道的中心位置，即主流線，然后根據(jù)微相組合關(guān)系、砂巖厚度演變趨勢確定水下分流河道的單砂體邊界。

通過以上儲(chǔ)層精細(xì)解剖，研究區(qū)水平井目的層A、B單元均發(fā)育一條水下分流河道砂，寬度在100 m左右，平均砂巖厚度3.2 m，有效厚度2.7 m，平均滲透率（300～400）×10-3μm2。河道外薄層砂大面積分布，具有很強(qiáng)的規(guī)律性，漫流砂主體→漫流砂內(nèi)緣→漫流砂外緣，充分反映了以水下分流河道為中心，向河道兩側(cè)漫流并向遠(yuǎn)離河道方向水動(dòng)力減弱的特點(diǎn)。

2 水下分流河道展布區(qū)構(gòu)造及斷層描述技術(shù)

以Petrel三維地質(zhì)建模軟件為技術(shù)手段，充分利用完鉆井資料和三維地震資料建立擬鉆水平井區(qū)構(gòu)造模型（表1），突出油層頂?shù)酌娴募?xì)微變化，提高斷層解釋精度。

（1）進(jìn)行井斜校正。利用Petrel軟件井斜校正功能，對(duì)井區(qū)內(nèi)的所有井進(jìn)行井斜校正，確保目的層層位深度準(zhǔn)確，研究區(qū)Ⅰ塊校正后，避免頂面最大深度誤差達(dá)0.16 m。

（2）優(yōu)選最佳井間插值算法。將抽稀井網(wǎng)條件下最小曲率法、余弦法和收斂法所模擬的井間構(gòu)造與實(shí)際井點(diǎn)控制的構(gòu)造對(duì)比，發(fā)現(xiàn)收斂法模擬的構(gòu)造面能夠真實(shí)地反映儲(chǔ)層構(gòu)造面的變化趨勢，可以提高模型精度。

（3）井震結(jié)合建立三維斷層模型。研究區(qū)Ⅰ塊擬鉆水平井區(qū)斷層較發(fā)育，為清楚認(rèn)識(shí)斷層空間形態(tài)，采用井震聯(lián)合建模技術(shù)，發(fā)揮地震數(shù)據(jù)趨勢控制和井點(diǎn)數(shù)據(jù)精確控制兩方面的優(yōu)勢，按照點(diǎn)（斷點(diǎn)）、線（地震剖面）、面（斷層發(fā)育面）、體（地震屬性體）進(jìn)行斷點(diǎn)歸位、斷層產(chǎn)狀落實(shí)，對(duì)擬鉆井區(qū)斷層構(gòu)造進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)。

表1 水平井布井區(qū)概況

3 水下分流河道砂體剩余油描述技術(shù)

在儲(chǔ)層特征研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電測曲線形態(tài)、結(jié)合動(dòng)態(tài)監(jiān)測資料及數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)水下分流河道內(nèi)剩余油分布進(jìn)行了研究［2-5］。

3.1 剩余油描述技術(shù)

首先，從注采關(guān)系上進(jìn)行分析，X油田水下分流河道砂體是基礎(chǔ)井和一次井的開采對(duì)象，但這兩套井網(wǎng)井距均較大，擬鉆井區(qū)單采S層系井網(wǎng)井距最小，平均井距在250～300 m之間。而水下分流河道寬度窄、蜿蜒分布，致使水下分流河道內(nèi)控制井點(diǎn)很少，形成注采關(guān)系不完善型剩余油。其次，從電測曲線形態(tài)上進(jìn)行分析，水下分流河道內(nèi)新鉆井自然電位曲線形態(tài)呈“鐘”型或“箱”型（圖1），顯示砂巖較純，2.5 m視電阻率曲線幅度值較高，平均在60 Ω·m以上，表明砂巖含油性很好，具有較大的剩余油潛力。最后，應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)目的層目前含油飽和度進(jìn)行了預(yù)測（表2），結(jié)果表明兩個(gè)區(qū)塊目的層水下分流河道動(dòng)用程度低，剩余油富集。

3.2 剩余油縱向分布規(guī)律

由擬鉆水平井區(qū)新井電測解釋結(jié)果可知，水下分流河道砂體頂部平均滲透率為256×10-3μm2，底部為685×10-3μm2，頂部水淹級(jí)別多為低、未水淹，底部多為高水淹。說明目的層受沉積韻律和注入水重力分異作用影響，層內(nèi)剩余油主要集中在油層的頂部。

圖1 研究區(qū)Ⅱ塊B單元沉積相帶圖及河道內(nèi)新鉆井電測曲線

表2 水平井目的層剩余地質(zhì)儲(chǔ)量分布

4 水平井井網(wǎng)方式優(yōu)化技術(shù)

考慮到砂體展布趨勢及注采關(guān)系，研究區(qū)Ⅱ塊B單元河道砂體內(nèi)布署水平井有兩種方式：垂直河道和順河道布井。在注水方式上也有兩種：河道內(nèi)部注水與河道邊部注水。為最大程度地挖掘剩余油，利用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)上述四種組合方式進(jìn)行10年采收率預(yù)測［6］，優(yōu)選出“順河道布井、河道內(nèi)部直井注水”的最佳方案，預(yù)計(jì)10年累計(jì)產(chǎn)油2.97×104t，采出程度21.5%，綜合含水96.3%。

5 水平井軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

為使水平井準(zhǔn)確著陸目的層并達(dá)到最大挖潛效果，水平井布井區(qū)選擇在河道砂體連續(xù)性好、油層發(fā)育厚度大、剩余油富集、砂體頂面微幅度構(gòu)造變化相對(duì)平緩的區(qū)域，同時(shí)要兼顧后期穩(wěn)產(chǎn)需要。軌跡設(shè)計(jì)在河道中心的直井附近，縱向上為避開底部水淹段，井軌跡應(yīng)控制在油層頂部0.6～1.2 m范圍之內(nèi)，入靶點(diǎn)處目的層與上覆油層要保證無切疊現(xiàn)象、泥巖夾層明顯。

井軌跡與直井越近帶來的鉆碰風(fēng)險(xiǎn)也越大，層內(nèi)縱向上巖性、含油性差異大必然帶來有效井段損失的風(fēng)險(xiǎn)，為此還要開展以下兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究。

一是開展合理防碰距離研究。防碰設(shè)計(jì)主要是杜絕鉆控時(shí)各因素產(chǎn)生的橫向偏差所帶來的鉆碰事故，為此，對(duì)以往水平井實(shí)鉆靶點(diǎn)與設(shè)計(jì)靶點(diǎn)的橫向偏差進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明以目前的水平井鉆井技術(shù)能夠?qū)M向偏差控制在3 m以內(nèi)。同時(shí)，考慮老區(qū)井點(diǎn)多，要兼顧多井防碰的問題，水平井軌跡與周圍直井的垂直距離確定在10 m左右。

二是精細(xì)確定水平井在砂巖中的縱向軌跡。為確保水平井軌跡縱向上沿巖性純、含油性好的部位鉆進(jìn)，建立控制井的砂巖剖面圖，在剖面圖上標(biāo)定精確控制點(diǎn)，再利用建模軟件隨機(jī)模擬井間的巖性趨勢剖面，參考模擬巖性模型及構(gòu)造變化趨勢將精確控制點(diǎn)連成線，確定水平井縱向軌跡。

最終共設(shè)計(jì)完成4口水平井，研究區(qū)Ⅰ塊A單元和研究區(qū)Ⅱ塊B單元各設(shè)計(jì)2口。

6 水平井隨鉆調(diào)整技術(shù)

由于實(shí)際地質(zhì)情況復(fù)雜多變，油層的厚度、油層頂部的微幅度構(gòu)造與預(yù)測結(jié)果可能存在一定的誤差，因此，隨鉆跟蹤是保證水平井目的層鉆遇率的關(guān)鍵［7-9］。

6.1 建立隨鉆地質(zhì)模型

為了將LWD隨鉆電測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集到地質(zhì)模型中，建立了隨鉆電測系統(tǒng)與地質(zhì)模型系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，在此基礎(chǔ)上，編制了數(shù)據(jù)接口程序?qū)崿F(xiàn)了實(shí)鉆軌跡在地質(zhì)模型中的實(shí)時(shí)顯示，為地質(zhì)導(dǎo)向人員和決策人員提供了重要依據(jù)。

6.2 卡準(zhǔn)標(biāo)志層做好著陸控制

隨鉆監(jiān)測過程中自然伽瑪是進(jìn)行導(dǎo)向決策的重要依據(jù)，因此，利用入靶點(diǎn)周圍直井的自然伽瑪曲線確定標(biāo)志層，在跟蹤過程采取“勤對(duì)比、找標(biāo)志、卡油層、早調(diào)整”的著陸控制法，找準(zhǔn)所鉆到的每個(gè)標(biāo)志層，并推算出距目的層頂界的垂直距離，按照層層逼近、逐步校準(zhǔn)的方法，精確預(yù)測著陸點(diǎn)海拔深度，并及時(shí)調(diào)整鉆井井斜（圖2、圖3）。

圖2 控制井電測曲線 圖3 隨鉆監(jiān)測曲線

6.3 建立巖性、含油性判斷標(biāo)準(zhǔn)

由于水下分流河道砂體厚度薄，河道寬度窄、縱向含油性復(fù)雜，增加了鉆控難度，鉆井過程中必須對(duì)巖性、含油性做出及時(shí)準(zhǔn)確的判斷，才能提高有效水平段長度。因此，利用隨鉆監(jiān)測曲線及錄井資料建立了巖性及含油性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

6.3.1 建立砂巖判斷標(biāo)準(zhǔn)，控制水平井軌跡在層內(nèi)鉆進(jìn)

井軌跡入靶后，利用控制井與井軌跡較近的優(yōu)勢，依據(jù)控制井反映的巖性，并參考巖屑錄井資料，準(zhǔn)確判斷所鉆遇的砂巖類型，在此基礎(chǔ)上，建立有效砂巖與自然伽馬曲線和氣測結(jié)果的關(guān)系。確定X油田鉆遇砂巖標(biāo)準(zhǔn)為，自然伽馬小于115 API、總烴含量大于2.0%。如在鉆水平井2時(shí)，按照設(shè)計(jì)水平段控制點(diǎn)B處是局部構(gòu)造高點(diǎn)（圖4），但現(xiàn)場鉆進(jìn)到該處時(shí)，自然伽馬為120 API、總烴含量為1.50%，判斷出層跡象，停鉆分析認(rèn)為B處受斜井?dāng)?shù)據(jù)影響而誤判成構(gòu)造高點(diǎn)。去掉斜井重新建模，用新模型指導(dǎo)軌跡返回了目的層。

圖4 目的層構(gòu)造變化

6.3.2 建立含油性判斷標(biāo)準(zhǔn)，控制水平井軌跡在低含水部位鉆進(jìn)

在水平井鉆井過程中，通過分析巖屑含油性與總烴含量的關(guān)系，研究出當(dāng)軌跡在目的層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，總烴含量降到3%以下時(shí)，水淹較重、含油性變差，故應(yīng)盡量使井軌跡在總烴含量3%以上部位鉆進(jìn)。如水平井1鉆進(jìn)過程中，總烴含量由12%下降到2.5%左右，下降幅度明顯，通過分析判斷此時(shí)鉆頭位于單元2／3以下部位，水淹程度較高，在及時(shí)上挑螺桿后總烴含量又上升到6%以上，此時(shí)巖屑反映含油性好（圖5）。

圖5 水平井鉆井過程中含烴量變化

通過上述跟蹤調(diào)整工作，成功完鉆了4口水平井，著陸點(diǎn)誤差控制在3‰以下，平均砂巖鉆遇率達(dá)到84.4%。

7 水平井射孔方式優(yōu)化技術(shù)

綜合應(yīng)用測井解釋結(jié)果、LWD隨鉆曲線、錄井氣測解釋結(jié)果判斷水淹情況，結(jié)果顯示水下分流河道頂部水淹程度較輕，低、未水淹段比例在60.8%左右。編制射孔方案時(shí)重點(diǎn)考慮了控制水平井初期含水和后期措施調(diào)整的要求，選擇低、未水淹井段并扣除風(fēng)險(xiǎn)井段（與高含水巖層接觸段、固井質(zhì)量差井段）作為初次射孔井段。同時(shí)，依據(jù)水平井軌跡距油層頂?shù)酌婢嚯x優(yōu)化射孔方位。如井軌跡位于油層頂部采用正“八”字型射孔，井軌跡位于油層中部可以采用“米”字型射孔，井軌跡位于油層底部則可以采用反“八”字型射孔，這樣有利于擴(kuò)大泄油面積（圖6）。

圖6 井軌跡在油層中不同位置采用不同相位

8 實(shí)施效果

水下分流河道內(nèi)4口水平井投產(chǎn)后，綜合含水為40.67%，低于周圍直井40個(gè)百分點(diǎn)以上，初期日產(chǎn)油115.7 t，高于直井8倍以上，其中，水平井3投產(chǎn)初期日產(chǎn)油61.1 t，含水僅為3%，取得特高含水開發(fā)期特低含水的挖潛效果。

9 結(jié)論

（1）利用井震結(jié)合技術(shù)方法開展油藏精細(xì)描述，能夠準(zhǔn)確落實(shí)儲(chǔ)層構(gòu)造，精細(xì)刻畫砂體展布趨勢。

（2）建立精細(xì)的地質(zhì)模型，并進(jìn)行油藏?cái)?shù)值模擬，是優(yōu)化水平井布井方式，精確水平井軌跡的重要技術(shù)手段。

（3）在實(shí)施過程中，加強(qiáng)水平井隨鉆調(diào)整，優(yōu)化井眼軌跡，把握地質(zhì)導(dǎo)向，可以最大限度降低無效井段。

（4）油田進(jìn)入特高含水期，利用水平井技術(shù)挖掘水下分流河道砂體頂部剩余油，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

［1］ 汪超，何芬，劉超，等.斷塊油田高含水期提高開發(fā)效果研究［J］.斷塊油氣田，2004，11（4）：27-29.

［2］ 隋新光，渠永宏，龍濤，等.曲流河點(diǎn)壩砂體建模［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，25（2）：109-112.

［3］ 曲艷玲，楊昱杰.小層剩余油定量化分析方法［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2005，24（2）：37-39.

［4］ 岳大力，吳勝和，程會(huì)明，等.基于三維儲(chǔ)層構(gòu)造模型的油藏?cái)?shù)值模擬及剩余油分布模式［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，32（2）：21-31.

［5］ 箭曉衛(wèi)，趙偉.喇嘛甸油田特高含水期厚油層內(nèi)剩余油描述及挖潛技術(shù)［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2006，25（5）：31-33.

［6］ 高海紅，王新民，王志偉.水平井產(chǎn)能公式研究綜述［J］.新疆石油地質(zhì)，2005，26（6）：723-726.

［7］ 夏宏泉，陳平.隨鉆測井曲線的模擬生成及其地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用研究［J］.天然氣工業(yè)，2003，（3）：21-24.

［8］ 劉巖松，衡萬富.水平井地質(zhì)導(dǎo)向方法［J］.石油鉆采工藝，2007，29（9）：55-58.

［9］ 孟紅霞，陳德春，海會(huì)榮，等.水平井分段射孔完井方案優(yōu)化［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2007，14（5）：85-86.

Based on the"narrow，scatter and thin"features in reservoir channels，an integration approach was applied for multi-disciplinary technologies that include geology，well logging，seismic inversion，geological modeling and numerical simulation.By using this methodology，the reservoir structure and sand body distribution can be characterized in more details.Application of this approach has accurately captured remaining oil potentials，has optimized the configuration and trajectory for the horizontal wells，and has developed an injection-production adjustment plan for the late stage development.The process has helped to establish a set of design procedures for drilling horizontal wells in these sub channels.Applying these procedures has improved and accomplished real-time drilling adjustment technology through the drilling implementation process.This technique is suitable for thin reservoirs that have large structural fluctuation longitudinally，highly lateral variations in microfiches and poor channel continuity.The procedure has achieved accurate control on geo-steering and has maximized net-pay intervals.Newly drilled horizontal wells by this technique have resulted in low water-cut productions while the reservoir is in its high water-cut production period.

75 Study on potential tapping technique of horizontal wells in underwater distributary channel of X oilfield

Lei Yuming（The 4th Production Plant，Daqing Oilfield Company Ltd.，PetroChina，Daqing，Helongjiang 163511）

underwater distributary channel；horizontal wells；geological modeling；real-time drilling adjustment.

TE34

A

1673-8217（2011）06-0075-04

2011-06-03；改回日期：2011-07-04

雷玉明，工程師，1972年生，1995年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院采油工程專業(yè)，現(xiàn)從事油藏描述、油田開發(fā)研究工作。

劉洪樹